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Spinnennetz-Bolometer zur Messung der kosmischen Mikrowellen-Hintergrundstrahlung. Quelle: NASA/JPL-Caltech.

EIN Bolometer (Griechisch: βολόμετρον "Bolometron", Meter (-μετρον) von geworfenen Dingen (βολο-)) ist ein Instrument, das die Kraft des Einfalls misst elektromagnetische Strahlung durch Materialerwärmung messen, mit einem temperaturabhängigen elektrischer Wiederstand. Es wurde 1878 vom amerikanischen Astronomen erfunden invented Samuel Pierpont Langley.

Arbeitsprinzip

Funktionsprinzip eines Bolometers. Leistung p eines einfallenden Signals wird vom Bolometer absorbiert und erwärmt eine thermische Masse mit WärmekapazitätC und TemperaturT. Die thermische Masse ist über a . mit einem Puffer konstanter Temperatur verbunden WärmeleitfähigkeitG. Der Temperaturanstieg beträgt ΔT = p/G. Die Temperaturänderung wird mit einem temperaturabhängigen elektrischen Widerstand abgelesen. Die intrinsische thermische Zeitkonstante ist τ = C/G.

Ein Bolometer besteht aus einem Wärme aufnehmenden Element, beispielsweise einer dünnen Metallschicht, das über einen Wärmeleiter bekannter Wärmeleitfähigkeit mit einem „Reservoir“ (einem Körper mit konstanter Temperatur) verbunden ist. Die intrinsische thermische Zeitkonstante eines Bolometers bestimmt die Reaktionszeit des Instruments. Diese Zeitkonstante ist gleich dem Verhältnis zwischen der Wärmekapazität des absorbierenden Elements und der Wärmeleitfähigkeit zwischen dem absorbierenden Element und dem Wärmepuffer.

Elektromagnetische Strahlung, kosmische Teilchen, ionisierende und nichtionisierende Strahlung und jede andere Form von Energie, die vom absorbierenden Element eingefangen wird, erhöht seine Temperatur proportional zur einfallenden Leistung. Je größer die einfallende Leistung, desto größer der Temperaturanstieg. Der Temperaturanstieg kann auf zwei Arten gemessen werden: mit einem temperaturabhängigen elektrischen Widerstand, der am Saugkörper angebracht ist, oder direkt durch Messung des elektrischen Widerstands des Elements.

Da ein Bolometer die Energie im Absorber direkt misst, kann dieses Instrument nicht nur die Energie von ionisierenden Teilchen und Photonen, sondern auch die von nicht-ionisierenden Teilchen und Strahlung messen. In manchen Fällen ist es von Nachteil, dass ein Bolometer nicht zwischen den verschiedenen Energiequellen unterscheiden kann.

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